资源简介

2　磁场对运动电荷的作用力
　　　　　　　　　　　　　 　　　　　
知识点一　洛伦兹力的方向
1.洛伦兹力
运动电荷在　磁场　中受到的力。
2.洛伦兹力的方向
(1)左手定则:伸开左手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内;让磁感线从掌心垂直进入,并使四指指向　正　电荷运动的方向,这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。运动的负电荷所受洛伦兹力的方向与正电荷所受洛伦兹力的方向相反。
(2)特点:洛伦兹力F⊥B,F⊥v,即F垂直于B和v决定的平面。
(3)判断负电荷在磁场中运动所受洛伦兹力的方向,四个手指要指向负电荷运动的相反方向。
[思辨]
1.判断题(正确的打“√”,错误的打“ ”)
(1)洛伦兹力的方向与电荷运动方向一定垂直。 (　√　)
(2)洛伦兹力的方向可能与磁场方向垂直,也可能与磁场方向不垂直。 (　 　)
(3)洛伦兹力方向与电荷的运动方向、磁感应强度的方向都垂直。(　√　)
2.思考题:当电荷的运动方向和磁场方向不垂直时,洛伦兹力方向与磁场方向垂直吗
【答案】 垂直。
知识点二　洛伦兹力的大小
1.洛伦兹力的大小
F=qvBsin θ,θ为电荷运动方向与磁感应强度方向的夹角。
(1)当电荷运动方向与磁场方向垂直时,F=qvB。
(2)当电荷运动方向与磁场方向平行时,F=0。
(3)当电荷在磁场中静止时,F=0。
2.洛伦兹力与安培力的关系
区 别 (1)洛伦兹力是指单个运动电荷所受到的磁场力,而安培力是导体中所有定向移动的自由电荷受到的洛伦兹力的宏观表现,即电流受到的安培力 (2)洛伦兹力永不做功,而安培力可以做功
联 系 (1)安培力是洛伦兹力的宏观表现,洛伦兹力是安培力的微观解释 (2)大小关系:F安=NF洛(N是导体中定向运动的电荷数) (3)方向关系:洛伦兹力与安培力的方向特点一致,均可用左手定则进行判断
3.由安培力公式推导洛伦兹力公式
设导体单位体积内的自由电荷数为n,自由电荷的电荷量为q,定向移动的速率为v。假设长度为L的导体中的自由电荷在时间t内全部通过面积为S的横截面A,如图所示,则通过该段导体的电荷量Q=nqSL=nqS·vt,导体与磁场垂直。
又因为I=,F安=BIL,故F安=B·L=Bqv·nSL,洛伦兹力F洛=,故F洛=qvB。
4.洛伦兹力与静电力的比较
项目 洛伦兹力 静电力
性质 洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用力 静电力是电场对电荷的作用力
产生 条件 电荷在磁场中运动且运动方向与磁场方向不平行 在电场中,电荷无论静止还是沿某个方向运动都会受到静电力
续表
项目 洛伦兹力 静电力
方向 (1)由电荷的正负、磁场的方向以及电荷的运动方向决定,各方向之间的关系遵循左手定则 (2)洛伦兹力方向一定垂直于磁场方向以及电荷运动方向(电荷运动方向与磁场方向不一定垂直) (1)由电荷的正负、电场的方向决定 (2)正电荷受力方向与电场方向一致,负电荷受力方向与电场方向相反
大小 F=qvB(v⊥B) F=qE
作用 效果 洛伦兹力只改变电荷速度的方向,不能改变电荷速度的大小 静电力既可以改变电荷速度的方向,又可以改变电荷速度的大小
做功 情况 洛伦兹力一定不做功 静电力可以不做功,也可以做功
[思辨]
1.判断题(正确的打“√”,错误的打“ ”)
(1)运动电荷在磁场中一定会受到洛伦兹力的作用。(　 　)
(2)电荷运动方向与磁场方向平行时,电荷受到的洛伦兹力为0。 (　√　)
(3)电荷的运动速度大小不变,当电荷运动方向与磁场方向垂直时,电荷受到的洛伦兹力最大。 (　√　)
2.思考题:洛伦兹力与安培力有怎样的关系
【答案】 安培力是洛伦兹力的宏观表现,洛伦兹力是安培力的微观解释。
知识点三　电子束的磁偏转
1.显像管的构造:如图所示,显像管由电子枪、　偏转线圈　和荧光屏组成。
2.显像管的原理
(1)电子枪发射高速　电子　。
(2)电子束在磁场中　偏转　。
(3)荧光屏被电子束撞击时发光。
3.扫描:偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场,其方向、强弱都在不断变化,因此电子束打在荧光屏上的光点不断移动,这在显示技术中叫作　扫描　。
类型一 判断洛伦兹力的方向
例1 如图所示,在阴极射线管正下方平行放置一根通有足够强电流的长直导线,且导线中电流方向水平向右,则阴极射线将会 (　B　)
A.向上偏转 B.向下偏转
C.向纸内偏转 D.向纸外偏转
【解析】 根据安培定则可知,通电长直导线在阴极射线管处产生的磁场方向垂直于纸面向外,由题图可知,电子束运动方向由右向左,根据左手定则可知,电子束受到的洛伦兹力方向向下,所以阴极射线向下偏转。
活学活用
(多选)一束混合粒子流从一发射源射出后,进入下图所示的磁场(垂直于纸面向里),分离为1、2、3三束粒子流。下列选项正确的是(　ACD　)
A.1带正电 B.1带负电
C.2不带电 D.3带负电
【解析】 根据左手定则,带正电的粒子向左偏,即1带正电;不偏转说明不带电,即2不带电;带负电的粒子向右偏,即3带负电。故A、C、D正确,B错误。
类型二 洛伦兹力大小的计算
例2 如图,①②③④各图中匀强磁场的磁感应强度大小均为B,带电粒子的速率均为v,电荷量均为q。以F1、F2、F3、F4依次表示四图中带电粒子在磁场中所受洛伦兹力的大小,则(　B　)
A.F1=F2 B.F3=F4
C.F2=F3 D.F2=F4
【解析】 由题图可知,洛伦兹力的大小分别为F1=Bqv,F2=Bqvcos 30°=Bqv,F3=Bqv,F4=Bqv,故F1=F3=F4>F2,故选B。
类型三 电子束的磁偏转
例3 下图为说明电视机显像管偏转线圈作用的示意图。当线圈中通过图示方向的电流时,一束沿中心轴线O自纸面内射向纸面外的电子流将 (　B　)
A.向左偏转 B.向右偏转
C.向上偏转 D.向下偏转
【解析】 由题图知该线圈可等效为两个通电螺线管,由安培定则可判断,线圈下端为N极,因此O点磁场方向向上,然后由左手定则可判断电子流向右偏转,故B正确。
活学活用
显像管的结构模型如图所示,当没有磁场时,电子束打在荧光屏正中央的O点。安装在管径上的偏转线圈可以产生磁场,使电子束发生偏转。设垂直于纸面向里的磁场方向为正方向,如果要使电子束打在荧光屏上的位置由P点逐渐移动到Q点,下列磁场能够使电子束发生上述偏转的是(　A　)
【解析】 要使电子束打在荧光屏上的位置由P点逐渐移动到Q点,可知电子先向上偏转,后向下偏转。从P点到O点过程中洛伦兹力方向向上,由左手定则可知磁场方向垂直于纸面向外,从O点到Q点过程中洛伦兹力方向向下,由左手定则可知磁场方向垂直于纸面向里,垂直于纸面向里的磁场方向为正方向,所以磁场先沿负方向后沿正方向,故选A。(共23张PPT)
2　磁场对运动电荷的作用力
第一章　安培力与洛伦兹力
教材整体初识 构建与探源
知识点一　洛伦兹力的方向
1.洛伦兹力
运动电荷在________中受到的力。
2.洛伦兹力的方向
(1)左手定则:伸开左手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内;让磁感线从掌心垂直进入,并使四指指向______电荷运动的方向,这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。运动的负电荷所受洛伦兹力的方向与正电荷所受洛伦兹力的方向相反。
磁场
正
知识点一　洛伦兹力的方向
(2)特点:洛伦兹力F⊥B,F⊥v,即F垂直于B和v决定的平面。
(3)判断负电荷在磁场中运动所受洛伦兹力的方向,四个手指要指向负电荷运动的相反方向。
知识点一　洛伦兹力的方向
[思辨]
1.判断题(正确的打“√”,错误的打“ ”)
(1)洛伦兹力的方向与电荷运动方向一定垂直。 (　 　)
(2)洛伦兹力的方向可能与磁场方向垂直,也可能与磁场方向不垂直。(　 　)
(3)洛伦兹力方向与电荷的运动方向、磁感应强度的方向都垂直。(　 　)
√

√
知识点一　洛伦兹力的方向
2.思考题:当电荷的运动方向和磁场方向不垂直时,洛伦兹力方向与磁场方向垂直吗
【答案】 垂直。
知识点二　洛伦兹力的大小
1.洛伦兹力的大小
F=qvBsin θ,θ为电荷运动方向与磁感应强度方向的夹角。
(1)当电荷运动方向与磁场方向垂直时,F=qvB。
(2)当电荷运动方向与磁场方向平行时,F=0。
(3)当电荷在磁场中静止时,F=0。
知识点二　洛伦兹力的大小
2.洛伦兹力与安培力的关系
区
别 (1)洛伦兹力是指单个运动电荷所受到的磁场力,而安培力是导体中所有定向移动的自由电荷受到的洛伦兹力的宏观表现,即电流受到的安培力
(2)洛伦兹力永不做功,而安培力可以做功
联
系 (1)安培力是洛伦兹力的宏观表现,洛伦兹力是安培力的微观解释
(2)大小关系:F安=NF洛(N是导体中定向运动的电荷数)
(3)方向关系:洛伦兹力与安培力的方向特点一致,均可用左手定则进行判断
知识点二　洛伦兹力的大小
知识点二　洛伦兹力的大小
4.洛伦兹力与静电力的比较
项目 洛伦兹力 静电力
性质 洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用力 静电力是电场对电荷的作用力
产生
条件 电荷在磁场中运动且运动方向与磁场方向不平行 在电场中,电荷无论静止还是沿某个方向运动都会受到静电力
知识点二　洛伦兹力的大小
项目 洛伦兹力 静电力
方向 (1)由电荷的正负、磁场的方向以及电荷的运动方向决定,各方向之间的关系遵循左手定则
(2)洛伦兹力方向一定垂直于磁场方向以及电荷运动方向(电荷运动方向与磁场方向不一定垂直) (1)由电荷的正负、电场的方向决定
(2)正电荷受力方向与电场方向一致,负电荷受力方向与电场方向相反
知识点二　洛伦兹力的大小
项目 洛伦兹力 静电力
大小 F=qvB(v⊥B) F=qE
作用
效果 洛伦兹力只改变电荷速度的方向,不能改变电荷速度的大小 静电力既可以改变电荷速度的方向,又可以改变电荷速度的大小
做功
情况 洛伦兹力一定不做功 静电力可以不做功,也可以做功
知识点二　洛伦兹力的大小
[思辨]
1.判断题(正确的打“√”,错误的打“ ”)
(1)运动电荷在磁场中一定会受到洛伦兹力的作用。(　 　)
(2)电荷运动方向与磁场方向平行时,电荷受到的洛伦兹力为0。(　 　)
(3)电荷的运动速度大小不变,当电荷运动方向与磁场方向垂直时,电荷受到的洛伦兹力最大。(　 　)
2.思考题:洛伦兹力与安培力有怎样的关系
【答案】 安培力是洛伦兹力的宏观表现,洛伦兹力是安培力的微观解释。

√
√
知识点三　电子束的磁偏转
1.显像管的构造:如图所示,显像管由电子枪、____________和荧光屏组成。
偏转线圈
知识点三　电子束的磁偏转
2.显像管的原理
(1)电子枪发射高速________。
(2)电子束在磁场中________。
(3)荧光屏被电子束撞击时发光。
3.扫描:偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场,其方向、强弱都在不断变化,因此电子束打在荧光屏上的光点不断移动,这在显示技术中叫作________。
电子
偏转
扫描
命题整体感知 尝试与研析
类型一 判断洛伦兹力的方向
B
例1 如图所示,在阴极射线管正下方平行放置一根通有足够强电流的长直导线,且导线中电流方向水平向右,则阴极射线将会 (　 　)
A.向上偏转 B.向下偏转
C.向纸内偏转 D.向纸外偏转
【解析】 根据安培定则可知,通电长直导线在阴极射线管处产生的磁场方向垂直于纸面向外,由题图可知,电子束运动方向由右向左,根据左手定则可知,电子束受到的洛伦兹力方向向下,所以阴极射线向下偏转。
类型一 判断洛伦兹力的方向
ACD
活学活用
(多选)一束混合粒子流从一发射源射出后,进入下图所示的磁场(垂直于纸面向里),分离为1、2、3三束粒子流。下列选项正确的是(　 　)
A.1带正电 B.1带负电
C.2不带电 D.3带负电
【解析】 根据左手定则,带正电的粒子向左偏,即1带正电;不偏转说明不带电,即2不带电;带负电的粒子向右偏,即3带负电。故A、C、D正确,B错误。
类型二 洛伦兹力大小的计算
例2 如图,①②③④各图中匀强磁场的磁感应强度大小均为B,带电粒子的速率均为v,电荷量均为q。以F1、F2、F3、F4依次表示四图中带电粒子在磁场中所受洛伦兹力的大小,则(　 　)
A.F1=F2 B.F3=F4
C.F2=F3 D.F2=F4
B
类型二 洛伦兹力大小的计算
类型三 电子束的磁偏转
例3 下图为说明电视机显像管偏转线圈作用的示意图。当线圈中通过图示方向的电流时,一束沿中心轴线O自纸面内射向纸面外的电子流将 (　 　)
A.向左偏转 B.向右偏转
C.向上偏转 D.向下偏转
【解析】 由题图知该线圈可等效为两个通电螺线管,由安培定则可判断,线圈下端为N极,因此O点磁场方向向上,然后由左手定则可判断电子流向右偏转,故B正确。
B
类型三 电子束的磁偏转
A
活学活用
显像管的结构模型如图所示,当没有磁场时,电子束打在荧光屏正中央的O点。安装在管径上的偏转线圈可以产生磁场,使电子束发生偏转。设垂直于纸面向里的磁场方向为正方向,如果要使电子束打在荧光屏上的位置由P点逐渐移动到Q点,下列磁场能够使电子束发生上述偏转的是(　 　)
类型三 电子束的磁偏转
【解析】 要使电子束打在荧光屏上的位置由P点逐渐移动到Q点,可知电子先向上偏转,后向下偏转。从P点到O点过程中洛伦兹力方向向上,由左手定则可知磁场方向垂直于纸面向外,从O点到Q点过程中洛伦兹力方向向下,由左手定则可知磁场方向垂直于纸面向里,垂直于纸面向里的磁场方向为正方向,所以磁场先沿负方向后沿正方向,故选A。

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